Theses supervised by Prof. Dr. Abdurrahman Karabulut
10 theses · Afyon Kocatepe University
Binek araçlarda kütle değişiminin konfora etkisinin araştırılması
Bu araştırmada, araçlardaki kütle değişimlerinin süspansiyon sistemleri vasıtasıyla sürüş konfor üzerindeki etkisi incelenmiştir. Binek araçların süspansiyon sistemi üzerine matematiksel modelleme yapılmıştır. Süspansiyon sistemi sönümleme değerlerine ilişkin deneysel bulgular, test çalışmaları ile birlikte elde edilmiş ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. Araştırmada iki farklı binek araç kullanılmış olup ve iki farklı yol profilinde 50 km/h ve 80 km/h hız altında yapılan test çalışmalarında sürücü ve yolcu sayısı değişimi ile kütle artışı yapılarak test çalışmaları tamamlanmıştır. HVM 100 titreşim ölçüm cihazı ve ped ivmeölçer ile sürücü üzerinde oluşan ortalama ivme değerleri ölçülerek Blaze yazılım programında sayısal bulgu ve grafiklere dönüştürülerek analizleri yapılmıştır. Yapılan analizlere göre; binek araçlarda kütle artışı gerçekleştikçe süspansiyon sistemi sönümleme oranının arttığı buna bağlı olarak da sürücü üzerinde oluşan ortalama ivme değerlerinde azalma olduğu ve konfor hissinin arttığı görülmüştür. Sürüş konforunun artırılması üzerine yapılacak çalışmalardan bahsedilmiştir. Test çalışmaları incelendiğinde kütle artışının sürüş konforunu artırdığı, sürücü ve yolcu üzerinde farklı parametrelerin sebep olduğu titreşimlerin azaldığı gözlemlenmiştir.
Modal test ve sonlu elemanlar metodu ile bir biyelin titreşim analizi
Bu çalışmada dört zamanlı dört silindire sahip benzinli bir motora ait biyelin titreşim özellikleri modal analiz yöntemi ile tespit edilmiştir. Literatür taraması incelendiğinde, modal analizin doğal frekanslar, sönüm oranları ve mod şekilleri gibi titreşimi ifade eden üç temel değişkenin elde edildiği çalışmalar olduğu görülmektedir. Bu kapsamda bu üç özellik deneysel modal analiz ve sonlu elemanlar metodu aracılığıyla elde edilmiştir. Deneysel modal analiz, deneyde kullanılan ip sayısında ve biyelin ölçüm konumlarında değişiklikler yapılarak gerçekleştirilmiştir. Bununla beraber, titreşim özellikleri elde edilecek malzemenin herhangi bir yöne hareketi kısıtlanmamış 6 serbestlik dereceli uzayda bulunduğu var sayıldığı için, sonlu elemanlar metodunda elastik ip bağlama metodu kullanılmamaktadır. Sonlu elemanlar metodu ve deneysel modal analiz ile elde edilen doğal frekans, mod şekli ve sönüm oranı değerleri karşılaştırılmıştır. Tasarlanan algoritma yardımıyla deneysel modal analize ait mod şekilleri elde edilmiştir. Sonlu elemanlar metodu için mod şekilleri de tasarlanan algoritma ile belirlenmiştir ve deneysel modal analizden elde edilen mod şekilleri ile karşılaştırılmıştır. Modal güvence matrislerinin eldesinde deneysel modal analize ait veri çiftleri için AutoMAC yöntemi kullanılmıştır. Deneysel modal analiz ile sonlu elemanlar metoduna ait verilerin karşılaştırması için ise CrossMAC yöntemi ile modal güvence matrisleri hesaplanmıştır. Sonuç olarak, söz konusu biyele ait titreşim özellikleri çeşitli metotlarla belirlenmiş ve bu metotların kendi içlerinde karşılaştırmaları yapılmıştır. Deneysel modal analiz ve FEM ile elde edilen doğal frekans değerlerinin ilk üç mod için birbirine oldukça yakın olduğu görülmüştür. Ayrıca, elde edilen doğal frekansların, bir motorun kullanımdaki devir aralıklarıyla çakışmadığı tespit edilmiştir. Böylelikle motorun herhangi bir çalışma devrinde rezonans söz konusu olmayacağı anlaşılmıştır. Deneysel modal analiz ve FEM ile elde edilen sönüm oranları arasındaki fark, yerçekimsiz ve kısıtsız şartlar ile maddesel ortamdaki malzemenin yapabileceği sönümün önemli ölçüde farklı olacağını göstermektedir. Pratikte kullanılabilecek sönüm oranı değerlerinin, deneysel modal analizden elde edilen sönüm oranları olması gerekir, çünkü bir biyelin maddesel ortamda sahip olduğu titreşim karakteristikleri, kullanım durumundaki karakteristiklerine daha yakındır. Elde edilen çok sayıda veri ve yapılan değerlendirmeler ışığında bir biyele ait tüm bu özelliklerin pratikte ne anlama geldikleri bu tezin içerisinde detaylıca açıklanmıştır. Anahtar Kelimeler: Modal Analiz, Biyel, Frekans Cevap Fonksiyonu, Sonlu Elemanlar Metodu, Modal Güvence Matrisi
Titreşim izolatörü kullanılarak pres tezgahının temelindeki titreşimlerin azaltılması üzerine bir araştırma
Üretim sırasında preslerde oluşan dinamik kuvvetler tezgâhın gövdesi yardımıyla zemine iletilmektedir. Kuvvetin şiddetine göre zeminde salınım oluşmaktadır. Bu kuvvetlerin yalıtılması amacıyla tezgâh ile zemin arasına yalıtım elemanı olarak izolatör yerleştirilmiştir. İzolatörün, pres zemin titreşim seviyelerinin azaltılmasında etkili olduğu görülmüştür. Çalışmada, verileri elde etmek için sistemin titreşim modelleri oluşturulmuştur, bu amaçla tek serbestlik dereceli ve çift serbestlik dereceli simulink modelleri kurulmuştur. Ayrıca, diferansiyel denklemlerin Matlab çözümleri de yapılmıştır. Çalışmada toprak rijitliği de önemli bir etki olarak göz önünde bulundurulmuştur. Zemine kuvvetin iletiminde izolatör parametreleri ve toprak rijitliği etkili olduğu görülmüştür. Montaj sisteminin rijitlik oranı 0,01 seçildiğinde, zemin titreşiminin önemli ölçüde azaldığı görülmüştür. Deneysel bulgularla dinamik modellemeden elde edilen sonuçların birbirine yakın olduğu görülmüştür. Deneysel sonuçlar, burada önerilen dinamik modelin presin gerçek çalışma durumuyla tutarlı olduğunu ve dinamik modelin geçerliliğinin doğrulandığını göstermektedir.
Binada yatay salınımı azaltan deprem izolatörlerinin rijitliğinin incelenmesi
Depremler, insanlık tarihinde büyük bir tehdit oluşturmuştur, özellikle sismik aktivite yüksek bölgelerde. Bu tehdidi azaltmanın yollarından biri, binalarda yatay salınımları sınırlayan sismik izolatörleridir. Ancak, bu izolatörlerin etkinliği, onların rijitlik faktörüne bağlı olarak değişebilir. Bu çalışmada, sismik izolatörlerinin rijitliğinin, binadaki yatay salınımlar üzerindeki etkisi incelenmiştir. Özellikle elastomerik izolatörlerin tasarımı üzerinde durulmuş, farklı zemin tipleri, titreşim periyodları ve yük kapasiteleri göz önünde bulundurularak analizler gerçekleştirilmiştir. Bu izolatörlerin zamanla yaşlanması ve çevresel koşullardan etkilenerek rijitliklerindeki değişiklikler, yapıya olan etkileri ile birlikte değerlendirilmiştir. Bu tez, deprem izolatörlerinin bilinçli seçimi ve tasarımı için literatüre katkıda bulunmayı hedeflemekte olup, yapısal mühendislik uygulamalarının yanı sıra, toplumun genel güvenliği ve dayanıklılığını da artırmayı amaçlamaktadır.
Makine tasarımında 3ds Max programının kullanımı
Bu çalışmada, 3ds Max programının, eğitim alanında ders notlarının anlatımını kolaylaştıracak biçimde kullanımı üzerinde durulmuştur. Bu program bilindiği gibi birkaç alanda kullanılmaktadır. Bunların başında ise eğitim ve öğretim konuları gelmektedir. Öğrencilerin, ders notlarını görsel ortamda takip etmesi, dersin anlaşılmasına büyük fayda sağlamaktadır. Bununla birlikte öğretim görevlisinin zamandan kazanması, konuları açık ve net bir şekilde öğrencilere ulaştırması bu program sayesinde mümkündür. Mühendislik bölümlerinde okutulan teknik resim dersinin tahtaya çizilmesi zaman alıcıdır ve resmi gerçek yönüyle tahtaya yansıtmak da zordur. Bu program sayesinde parçaların en ince ayrıntılarını ve bütün yönlerini hem görüntü olarak hem de canlandırılmış resim olarak öğrenciye anlatmak mümkündür. Bu çalışmada, teknik resim kurallarına uygun olarak iki ve üç boyutlu animasyonlara yer verilmiştir. 3ds Max' in kamera özelliğinden faydalanarak çizimlerin istenilen açıda hareketleri gözlenmiş ve bu sayede hareketlerin algılanamadığı yerler açıklığa kavuşturulmuştur. Bu program sayesinde, dersin daha iyi, doğru ve hızlı olarak öğrencilere ulaştırılması amaçlanmıştır. Teknik resim dersinde anlatılan bir çok makine parçasının çizimi yapılmış, dersle ilgili videolar hizmete sunulmuştur.
Üretim tezgâhlarında zemin titreşimi ve yalıtımı üzerine bir araştırma
Üretim tezgâhlarında çalışma sırasında oluşan kuvvetler tezgâhın salınımına sebep olmaktadır. Bu salınımlar yakında bulunan diğer tezgâhları olumsuz yönde etkilemekte ve gürültü oluşmasına da sebep olmaktadır. Bu olumsuzlukların giderilmesi için tezgâh ayaklarının altına izolasyon malzemesi yerleştirilerek tezgâh titreşim hareketinin zemine geçmesi engellenmektedir. Tezgâh yalıtım malzemesi çok çeşitli ürünlerden yapılmakta, yalıtım malzemesinin seçimi tezgâh kütlesi ve tezgâhın ürettiği kuvvete bağlı olarak değişmektedir. Bu çalışmada, torna tezgâhı titreşim yalıtımı üzerinde inceleme yapılmıştır. Bu amaç doğrultusunda yalıtım malzemesi kullanmadan tezgâh gövdesinin ve zeminin titreşim değerleri ölçülmüş daha sonra tezgâh ayaklarına yalıtım malzemesi konularak tezgâh ayaklarının ve zeminin eş zamanlı olarak yer değiştirme ve ivme değerleri ölçülmüştür. Bu değerler Kartezyen koordinatları oluşturularak çizelge halinde sayısal değerler ile zamana bağlı gösterilmiştir. Değerler arasında grafikler oluşturulmuş yer değiştirme ve ivme grafiklerinin birbirlerine göre uyumlu olduğu gözlemlenmiştir. Torna tezgâhı ayakları ile zemin arasına ivme ve yer değiştirmede büyük farkın olduğu görülmüştür. İzolasyon malzemesi kullanılarak yapılan ölçümlerin izolasyonsuz ölçümlerden daha küçük olduğu görülmüştür. Tezgâh ayaklarında kullanılan titreşim sönümleyici sayesinde zemine geçen titreşim miktarının azaldığı gözlemlenmiştir.
Araç motorlarının şasiye bağlantı takozlarının titreşim sönümleme etkisinin incelenmesi
daha sonra doldurulacaktır.
Araç hızı ve kütlesinin, süspansiyon sistemindeki yerdeğiştirme iletgenliğine etkisinin araştırılması
Daha sonra doldurulacaktır.
Ultra yüksek yoğunluklu polietilen ile karbon fiber prepreglerden hibrit zırh geliştirilmesi ve balistik özelliklerinin incelenmesi
İnsanlar yaratılış olarak her dönemde korunma ihtiyacı hissetmişler, zamanın şartlarına bağlı olarak farklı zırhlar kullanmıştır. Silah ve mühimmatlar geliştikçe onları durdurmak veya etkisini azaltmak için zırh teknolojisi de gelişmiştir. Zırh malzemelerinde balistik korumanın yanında hafifliğin de önemli olması nedeniyle kompozit malzemeler öne çıkmıştır. Bu çalışmada, ultra yüksek moleküler ağırlıklı polietilen (UHMW-PE) ve epoksi reçineli karbon fiber prepreglerden (ERKFP) oluşan farklı konfigürasyonlardaki zırhların balistik (mermi ve şarapnel testi) ve mekanik dayanımları (üç nokta eğme testi) incelenmiştir. Daha sonra da zırhların farklı çevresel şartlarda kullanılabileceği de öngörülerek, +70 oC ve -35 oC'de şartlandırılarak testler yapılmıştır. Oda şartlarında yapılan şarapnel testlerinde 25 kat UHMW-PE zırha ERKFP ekledikçe balistik dayanım artmış, 6 kat ERKFP eklendiğinde bu artış % 22,6'ya kadar yükselmiştir. Sadece UHMW-PE içeren zırha 6 kat ERKFP eklendiğinde eğilme gerilmesi % 307 artmıştır. Daha sonra yapılacak ilave çalışmalarla, zırhların tehdit seviyesine göre balistik dayanım ve ağırlık optimizasyonu yapılarak, seçilen konfigürasyona göre kullanılabileceği değerlendirilmektedir.
Rulman Hasarlarının Titreşim Analizi ile Tespiti
Sistemin denge konumu etrafındaki salınım hareketi, titreşim olarak tanımlanır. Titreşimler mekanik sistemlerde, boşa enerji kaybı, gürültü, malzeme yorulması ve sistemin tamamen tahrip olmasına kadar ulaşabilecek olumsuzluklara neden olmaktadır. Dairesel hareket eden makinelerin vazgeçilmez elemanı olan rulmanlarda, üretim hataları, yağlama hataları, aşındırıcı madde varlığı ve nemli ortam gibi çeşitli nedenlerden kaynaklanan bazı durumlar görülmektedir. Rulmanların yuvarlanma yolları veya bilyaları üzerinde oluşan hatalar, rulmanın çalışırken bilya ve bilezikler arasındaki temas deformasyonlarında darbeler oluşmasına neden olmaktadır. Bu deformasyonlar, rulmanın ürettiği bileşke kuvvette değişikliklere ve titreşimlere sebep olmaktadır. Bu çalışmada, rulman hasarlarının titreşim analizi ile tespit edilmesi için bir deney düzeneği tasarlanmıştır. Yapılan deneysel çalışmada, önce sağlam rulmanlar döndürülerek, titreşim verileri kaydedilmiştir. Daha sonra iç bilezik bilya yuvarlanma yolu hatasına sahip rulmanlar döndürülüp, titreşim verileri kayda alınmıştır. Grafik ve çizelgelerle elde edilen veriler sunulmuştur. Bu çalışma ile, titreşim analizi yapılarak, rulman hasarları, mekanik gevşeklik ve dengesizlik gibi mekanik arızaların tespit edilebileceği doğrulanmıştır. Sağlam rulman frekans spektrumlarında bile, yüzey pürüzlülüğü nedeniyle küçük genlikli hasar frekansları görüldüğü tespit edilmiştir. Dairesel hareket eden makineler için çok önemli bir makine elemanı olan rulmanların önemi kavranmıştır. Karmaşık makinelerde yetersiz kalsa da, düzenli takibi yapılan makinelerdeki rulman hasarlarının, frekans analizi yöntemiyle kolay bir şekilde belirlenebildiği gözlemlenmiştir. Zamanında yapılan titreşim analizinin, makine arızalarının erken tespit edilmesinde önemi vurgulanmıştır. Hasarlı rulmanların, çalışma sırasında uğultu ve yoğun bir ses çıkardıkları gözlenmiştir.